JPH01196682A - 多指向性の光学的スキャナ - Google Patents

多指向性の光学的スキャナ

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JPH01196682A
JPH01196682A JP63310971A JP31097188A JPH01196682A JP H01196682 A JPH01196682 A JP H01196682A JP 63310971 A JP63310971 A JP 63310971A JP 31097188 A JP31097188 A JP 31097188A JP H01196682 A JPH01196682 A JP H01196682A
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Boris Metlitsky
ボリス　メトリツキー
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、一般に、バーコード記号のような光反射ター
ゲット及び／又は検出器の視野を多指向的に走査するた
めの多指向性の光学的スキャナに係り、より詳細には、
ランダムに方向付けされたバーコード記号を読み取るた
めの多指向性の走査パターンを発生すると共に、この走
査パターンのサイズ及び／又は形状を変更するための構
成体及び方法に係る。
従来の技術 光反射度の異なる表示を有するターゲット、例えば、バ
ーコード記号は、光学路に一般に直角に存在する基準平
面の付近に配置された記号まで光学路に沿って光を指向
することによって走査されている。この記号から反射さ
れた光は、限定された視野を有する検出器によって検出
される。記号及び／又は視野は、基準平面において多数
の種々の走査パターンで走査されている。パターンは、
１本の走査線を有しているか又は記号の長手方向に一方
向に延びる１組の一般的に平行な走査線を有している。
これについては、米国特許第４，２５１．７９８号又は
第４，３８７，２９７号を参照されたい。又、パターン
は、記号に対して２つの方向に延びる２組の交差する平
行線を有するものもある。これについては、米国特許第
４，３６９．３６１号を参照されたい。
ランダムに方向付けされた記号の場合には、記号の向き
に拘りなく記号を迅速に読み取る確率を最大にするため
に多走査方向に延びる濃密な走査パターンを形成するこ
とが提案されている。従って、チエツクアウトカウンタ
の下でこれに組み込まれたスーパーマーケットで一般に
見られる形式の従来のポイント・オブ・セール（ｐｏｓ
）スキャナは、レーザビームを多数の方向に偏向し、そ
して基準平面即ちカウンタの上面又はそれより若干上の
平面を横切って移動される種々の方向に向けられた記号
を読み取る。レーザビームを偏向するために、多数の補
助ミラーのリングで取り巻いた中心のミラー状多角形が
カウンタの上面の下に取り付けられる。各々の補助ミラ
ーは、別々の走査線に対応する。このような構成は相当
のスペースを占有するが、大きなスペースを容易に得る
ことのできるスーパーマーケットのカウンタの下に容易
に受は入れることができる。これについては、米国特許
第３，９７８，３１７号を参照されたい。
基準平面にリサージュ走査パターンを形成することも提
案されている。一対の走査素子（一方がレーザビームを
Ｘ方向に偏向しそして他方がレーザビームをＹ方向に偏
向する）が正弦波的に同時に駆動され、閉じた曲線状の
走査パターンを形成する。リサージュパターンは、カー
ブしているが、一般的にまっすぐの走査線が互いに本質
的に直交交差してＸ形状を形成する内側の中心部分と、
曲率半径の小さい鋭くカーブした走査線の外側部分とを
含んでいる。このように軽く曲がった走査線は記号の読
み取りには有用でないので、これら走査線は、典型的に
、出力レーザビームが記号へと通過する出口窓の大きさ
を次のように定めることによって通常カットオフされる
。即ち、リサージュパターンの内部の中心部分しか上記
窓を貫通できず、その外側の部分は阻止されるようにす
る。
真の多指向性走査パターンを形成するために、１９８４
年１１月−１２月の「オプチカル・エンジニアリング」
第２３巻、第６号の第７８４ｆｆ頁に掲載された「ポイ
ント・オブ・セール・バーコード記号読み取り装置のた
めの多指向性ホログラフスキャナ（Ｍｕｌｔｉｄｉｒｅ
ｃｔｉｏｎａｌ　ＨｏｌｏｇｒａｐｈｉｃＳｃａｎｎｅ
ｒ　ｆｏｒ　Ｐｏ１ｎｔ−Ｏｆ−５ａｌｅ　Ｂａｒ−Ｃ
ｏｄｅ　ＳｙｍｂｏｌＲｅａｄｅｒ）　Ｊと題する論文
にホログラフスキャナの使い方が提案されている。ホロ
グラフディスクは１つの速度で回転され、ディスクに入
射するレーザビームは別の速度で逆回転される。それに
より得られる出て行くビームは、多指向性の走査線を有
している。然し乍ら、利用スペースが貴重であったりそ
して読み取り装置の全体的なサイズ、重量及び体積を最
小に保つことが所望されたりするところで支持表面に取
り付けられたり手に持つようにされるバーコード記号読
み取り装置を設計する場合には、ホログラフディスクは
実際的でない。
上記論文のホログラフディスクは直径が２００ｍであり
、これでは、ポータプルスキャナの多くの用途で所望さ
れるコンパクトさを与えるのに大き過ぎ、更に、光学経
路が３５０ｍｍであって、これでは多くの用途で長過ぎ
、そして走査角度が±１０°であって、多くの用途で所
望される走査長さ及びコンパクトさを得るのに不充分過
ぎる。
これまで、赤外線サーチシステムでは、複雑な走査パタ
ーンが非常に広範囲に使用されている。
これらのシステムでは１例えば、米国特許第４゜０３９
．２４６号に開示されたように、放射線探知ミサイル内
に取り付けられたジャイロオプチカルシステムにおいて
、検出器を横切るばら形のパターンで検出器の視野が高
速度で正確に走査される。凸状で且つ傾斜した平らな反
射板が回転されて、走査パターンを形成する。然し乍ら
、非常に広い空間において侵入航空機を検出するための
このようなミサイル搭載型のジャイロオプチカルシステ
ムは、記号が典型的に数インチの作用範囲にあるか又は
或る場合にはシステムから数フィートであるようなバー
コード読み取りシステムに用いるには大き過ぎる上に複
雑過ぎる。
又、一対の光学的なくさび形状のプリズムを検出器の前
方に配置し、各プリズムを互いに他に対して回転するよ
うなプリズムスキャナによって他の形式の複雑な走査パ
ターンが形成されている。
各プリズムを通過する光線は、各々の空気／プリズム界
面において屈折される。然し乍ら、屈折プリズム素子で
は、色収差や他の光学的な収差がしばしば生じ、これら
は主として修正不能である。
又、これらのプリズム素子は、或る有効波長領域におい
てしか有用でない。広角度の偏向を生じさせることは困
豊である。各プリズムを回転素子に取り付けそして各回
転素子ごとに駆動することは非常に複雑である。これら
の欠点により、プリズムスキャナは、バーコード記号読
み取りに用いるには特に不適当である。
本出願人が知っている他の光学的なコード読み取り装置
は、米国特許第３，６６３，８００号、第４，２８２，
４３１号、第３，７１８，７６１号、第３，６８４，８
６７号及び第４，４９３゜９８９号に開示されている。
発明が解決しようとする課題 上記したいずれの走査パターン発生器においても、走査
パターンのサイズ及び形状を容易に変更することができ
ず、そして走査中には確実に変更不能である。特に、バ
ーコード記号読み取り装置においては、使用の前又は使
用中に走査パターンのサイズ及び／又は形状を手動又は
自動で変更することが望まれる場合がある。
そこで、本発明の一般的な目的は、光学−的なスキャナ
、特に、バーコード記号読み取り装置の公知の欠点を解
消しそしてそれを改良することである。
本発明の別の目的は、多指向性走査パターンのサイズ及
び／又は形状を変更できるようにすることである。
本発明の更に別の目的は、スキャナを使用する前又はそ
の使用中に走査パターンのサイズ及び／又は形状を容易
に変更できるようにすることである。
本発明の更に別の目的は、走査パターンのサイズ及び／
又は形状を最適化することである。
本発明の更に別の目的は、スキャナのユーザ及び／又は
製造者が走査パターンのサイズ及び／又は形状を容易に
変更できるようにすることである。
本発明の更に別の目的は、走査光ビームスポットが常に
走査パターン内にあって記号の走査中に非ゼロの速度で
進行するような移動光線ビーム型のスキャナを提供する
ことである。
本発明の更に別の目的は、走査光ビームスポットの走査
中の速度変動が公知の走査パターンにおいて通常遭遇す
るものよりも少ないような移動光線ビーム型のスキャナ
を提供することである。
本発明の更に別の目的は、Ｎ倍の対称性及び１００％の
走査効率を有する走査パターンであって、視野全体にわ
たる濃さが均一で且つ強いような走査パターンを発生す
ることである。
本発明の更に別の目的は、読み取るべき記号が存在する
平面に一般的に垂直な軸の周りで走査パターンを歳差運
動させることにより、高さが切断された記号もしくは固
定の記号を容易に読み取ることである。
本発明の更に別の目的は、構造が簡単で、小型で、計量
で且つ丈夫である多指向性の走査パターン発生器を提供
することである。
課題を解決するための手段 これらの目的及び以下の説明で明らかとなる他の目的に
鑑み１本発明の１つの特徴は、簡単に述べると、基準平
面内に他相向性の走査パターンを形成することにより、
基準平面の付近に配置された光反射ターゲット及び／又
はこのターゲットから反射された光の視野を多指向的に
走査するための多指向性の光学的スキャナ及び走査方法
にある。走査パターンのサイズ及び形状は別々に又は同
時に変更することができる。
ターゲットがバーコード記号である好ましい実施例にお
いては、例えば、レーザ又は発光ダイオード或いは非レ
ーザ光源のような光源から光ビームが発生され、この光
ビームは、第１及び第２の光学素子、例えば、光反射ミ
ラー、好ましくは前面平面ミラー又はプリズムを有する
光学路に沿って記号に向けられ、そこから反射される。
記号から反射されて散乱された光は、光学路に沿って逆
方向に向けられ、例えば、ホトダイオードのような検出
器によって視野全体にわたって感知される。
本発明によれば、第１の素子を第１の軸に対して第１の
傾斜角度で取り付けそして第１の素子を第１軸の周りで
第１の角速度で回転させるための第１回転手段が設けら
れる。又、第２の素子を第２の軸に対して第２の傾斜角
度で取り付けそして第２の素子を第２軸の周りで第２の
角速度で回転させるための第２回転手段も設けられる。
第１及び第２の傾斜した素子が回転されると、これら素
子間の光学路に沿って延びる光ビームが一般的に円錐の
面（光円錐とも称する）を描く、第１の素子によって偏
向された光は、光学路に垂直な平面内で縁を描く。第２
の素子に入射する偏向された光の各点は、別の光円錐の
原点として働く。２つのこのような回転素子に向けられ
た光ビームの正味の運動により、基準平面に多指向性の
走査パターンが発生され、そのサイズ及び形状は、各々
の角速度、各傾斜角の大きさ、及び各素子の回転方向に
基づいたものとなる。上記角速度及び／又は上記傾斜角
の大きさ及び／又は上記回転方向を変えることにより、
パターンのサイズ及び形状を所望の通りに調整すること
ができる。
各回転手段は、出力駆動シャフトを有する可逆の又は単
一方向性の電気モータによって実施することができ、上
記シャフトには、該シャフトが延びる軸に対して横方向
に各々の光学素子例えば平面ミラーが取り付けられる。
両方のミラーを回転するための伝達手段を有する１つの
モータを使用することもできる。適当な回転手段として
は、例えば、ブラシレスの直流モータと、゛ヒステリシ
ス同期モータとが挙げられる。
第２の回転手段に代わって、米国特許筒４゜４９６．８
３１号に開示された形式の直線走査ミラーを有する往復
スキャナ素子（その全内容を参考としてここに取り上げ
る）を用いて、走査ミラーに当たる光円錐を走査線に沿
って移動することができる。この場合には、走査ミラー
上の軌跡が円であれば、基準平面上の走査パターンは、
まっすぐな行に沿って重畳関係で配置された複数の円と
なる。
本発明の特徴と考えられる新規な構成は、特許請求の範
囲に特に指摘する。然し乍ら、本発明自体は、その構造
と操作方法の両方に関するもので、その更に別の目的及
び効果は、添付図面を参照した特定の実施例の以下の詳
細な説明より理解されよう。
実施例 第１図を参照すれば、参照番号１０は、一般に、基準平
面に多指向性の走査パターン１２を発生するための多指
向性光学的スキャナを示している。他の多指向性走査パ
ターンが第２図ないし第１１図に示されており、これに
ついては以下で詳細に説明する。
第１の実施例において、スキャナ１０は、光を発生する
ための光源１４、例えば、ガスレーザ、半導体レーザダ
イオード、発光ダイオード等を備えている。光線は、光
学路に沿って第１の平らな前面ミラー１６へ送られ、そ
こから光線は、長さｚｌの第１経路部分に沿って第２の
平らな前面ミラー１８へ反射され、そして光線はそこか
ら長さｚ２の第２の経路部分に沿って第２ミラー１８か
ら離れたところに配置された基準面へと再び反射される
。基準面は、光学路に一般的に垂直な平面内に存在する
。然し乍ら、説明を容易にするために、基準面は第１図
の紙面に存在するように示されているが、実際には、基
準面は第１図の平面に直角な平面内にある。
又、好ましい実施例においては、経路部分２２が経路部
分Ｚ１よりも何倍も長く、実際上の問題としてミラー間
経路部分Ｚ１を無視できるようになっている。第１図に
おいて、経路部分Ｚ１は無視できないような長さを有す
るものとして示されているが、これは単に本発明を分か
り易くするためのみである。
同様に、記号２０をスイープするのではなく、検出器の
視野が走査パターンでスイープされる。
従って、別の実施例では、検出器、例えば、記号２０か
ら反射される可変強度の光を感知しそしてこの感知され
た光を表わす電気信号を発生するためのホトダイオード
又は同様の光センサが参照番号１４で示されている。こ
の場合１反射された光は経路部分Ｚ２に沿って収集され
て（図示された矢印とは逆の方向に）第２のミラー１８
に入射するようにされ、その際に、この入射する光は経
路部分Ｚ１に沿って反射されて（この場合も、図示され
た矢印とは逆の方向に）第１ミラー１６に入射するよう
にされ、その際に、光が検出器１４に向かって反射され
る。
従って、記号自体又は検出器の視野のいずれかが走査パ
ターン１２で走査される。更に別の実施例では、記号及
び視野の両方が同時に走査され、この同時走査は再福反
射スキャナにおいて使用されるものである。
走査パターンを発生するために１本発明の１つの実施例
によれば、第１ミラー１６及び第２ミラー１８が各々傾
斜角Ａ及びＢで第１及び第２の回転手段に取り付けられ
て、各軸Ｃ及びＤの周りで各々の角速度ω□及びω２で
回転される。
特に、可逆の又は単一方向性の電気モータ２２は、速度
制御器２４の制御のもとで、出力シャフト２６を軸Ｃの
周りで角速度ω、でいずれかの周囲方向に回転するよう
に働く。支持体２８はシャフト２６の一端に取り付けら
れていて、それと共に継手回転される。この支持体の傾
斜した外端には、第１ミラー１６が例えば接着により継
手回転するように取り付けられる。第１ミラー１６は第
１の傾斜角度Ａで傾斜されている。
同様に、可逆の又は単一方向性の電気モータ３０は、速
度制御器３２の制御のもとで、出力シャフト３４を軸り
の周りで角速度ω２でいずれかの周囲方向に回転するよ
うに作動する。支持体３６がシャフト３４の一端に取り
付けられていて、それと共に継手回転する。この支持体
の傾斜した外端には、第２のミラー１８が例えば接着に
より継手回転するように取り付けられる。この第２のミ
ラー１８は、第２の傾斜角度Ｂで傾斜されている。
作動に際し５回転する第１の傾斜ミラー１６によって反
射された光ビームは空間内に円錐面を描く、ミラー１６
は角度Ａで傾斜しているので。
ミラー間に延びる光円錐の半分の角度は２Ａである。第
２のミラー１８が経路部分Ｚ１の光学軸に直角に方向付
けされている場合には、第２のミラーにおける光円錐の
軌跡が円となる。然し乍ら、第２のミラー１８は、経路
部分Ｚ２の光学軸に対して或る角度に向けられているの
で、第２ミラー上の軌跡は楕円となる。ここで、第２ミ
ラー上の楕円の各点は、もう１つの円錐の原点として働
く。
両回転ミラーの正味の運動により、多指向性の走査パタ
ーンが形成され、その代表的なものが第２図ないし第１
１図に示されている。以下で述べるように、パターン自
体は、角速度と１回転方向と、傾斜角度の大、きさと、
光学経路の長さとの関数である。
説明を容易にするために、文字Ｎは、第２ミラーの角速
度と第１ミラーの角速度との比を表わし１文字には、第
２ミラーの傾斜角度の大きさと第１ミラーの傾斜角度の
大きさとの比であり、文字Ｎの前にある十符号は、両方
のミラーがビームを同じ方向に回転させることを示し１
文字Ｎの前にある一符号は、両方のミラーがビームを逆
の方向に回転させることを示し、そして文字２は、第１
ミラーから基準面までの光学経路に沿った全距離を示し
ている（ｚ＝ｚ、＋ｚ２．　Ｚｚ＞＞Ｚｚ）。
Ｎが正の整数である場合には、走査パターンがそれ自体
に対して閉じており、内部にループがあることを特徴と
する。ループの数は（Ｎ＋１）である、パターンの最長
寸法は＋　ｐ＝　（４Ａ＋４８）Ｚである。Ｎ＝＋２及
び＋５であって、に＝１である場合について、第２図及
び第３図を注目されたい。
Ｎが負の整数である場合には、走査パターンがまだ閉じ
ているが、外部に花びらのある形状であることを特徴と
し、花びらの数は（Ｎ＋１）である、パターンの最長寸
法はＰ＝　（４Ａ＋４８）Ｚである。Ｎ＝−２及び−５
であって、Ｋ＝１である場合について、第３図及び第４
図に注目されたい。
傾斜角度の大きさを変えると、パターンの全寸法及び最
長寸法が変化する。Ｎ＝−２及び−５であって、に＝２
である場合について、第６図及び第７図を注目されたい
。従って、第４図及び第５図に比して傾斜角度の比を２
倍にすることにより、走査パターンの全最長寸法が対応
的に増加される。
Ｎが整数でない場合には、パターンが閉じず、開いてい
る。
第８図は、Ｎ＝−２，２５であって、Ｋ＝２の場合を示
している。走査は開いた状態であり、即ち、即ち、第２
図ないし第７図のようにそれ自体について閉じない。パ
ターンの開始点及び終了点を表わす点Ｐ１及びＰ２は、
互いに離れていることに注意されたい。遅いミラー１６
又は１８の第１の回転中に、点Ｐ１において走査がスタ
ートし、第８図に示されたパターンをたどり、点Ｐ２で
終了する。遅いミラーの第２の回転中に、同じ走査パタ
ーンをたどるようにされ、このときには、Ｎに３６０”
を乗算したものの一部分に等しい角度距離だけ全走査パ
ターンが基準平面に直角な軸の周りで歳差運動される。
従って、上記一部分が０．２５に等しい場合には、歳差
運動の角度距離が０．２５Ｘ３６０”　＝９０°となる
。従って、遅いミラーがパターンを閉じるには４回転が
必要であり、これが第１１図に示されている。第１０図
は、遅いミラーの第３回転後の歳差運動パターンを示し
ており、そして第１１図は、遅いミラーの第４回転後の
歳差パターンを示している。
前記したように、走査パターンのサイズは、ミラーの傾
斜角と、第２ミラーと記号との間の距離とによって決定
される。傾斜角が小さい場合には、走査パターンのサイ
ズが（４Ａ＋４８）Ｚに等しい。例えば、Ａ＝Ｂ＝４°
　（０，０７ラジアン）であって、Ｚ＝７”である・場
合には、走査パターンのサイズが４．４”であり、これ
は、最も長いバーコード記号よりも若干長い。
傾斜角は、固定してもよいし、調整可能であってもよい
。例えば、支持体２８．３６と同様の１組の支持体を設
けて、各支持体が異なった角度に予めセットされた傾斜
端を有するようにすることもできる。次いで、ユーザは
、特定の用途に適した支持体を選択することができる。
さもなくば、第１２図に示すように、ミラー１６は、調
整ネジ４０を回すことによって所望の傾斜角度に調整可
能にセットされ、ネジ４０の自由端はミラー１６の後面
の片側に支持される。ネジは、支持体２８′に取り付け
られた半径方向フランジ４２にねじ込まれる。ミラー１
６の後面の反対側は、ヒンジの一方の脚４４に接続され
、その他方の脚４６はシリンダ２８′に取り付けられて
いる。
速度制御器２４．３２は、従来型の速度制御システムで
ある。モータ２２．３０が直流モータである場合には、
可変制御電圧を印加することによりそれらの速度を非常
に正確に変えることができる。分巻モータの界磁巻線を
一定に励磁又は付勢した状態では、その速度は、主とし
て、それに送られる界磁電流の電圧によって左右される
。界磁の加減抵抗器により、モータへ送られる電流の電
圧を調整して、「無限可変」の速度制御を得ることがで
きると共に、回転方向を逆転することができ、これは、
界磁電流の方向を逆転することによって行なわれる。
このようなアナログ型制御器以外のものとしては、デジ
タル型制御器を用いて、モータを別々の速度で運転させ
ることができる。その各々の速度は、制御電圧又は電流
によって決定される。このような別々の速度は、ユーザ
が容易にアクセスできるところでシステムに便利に取り
付けられた１つ以上のスイッチによって作用状態にした
り解除したりするように切り換えることができる。例え
ば、レーザ走査システムの手持ちヘッドに設けられた１
瞬時動作スイッチを手で操作すると、第８図ないし第１
１図に示す歳差運動操作パターンを発生するように速度
及び回転方向をセットすることができ、上記ヘッドに設
けられた別のスイッチを手で操作すると、第７図の操作
パターンを発生することができる。これらパターンの選
択は、使用目的によって決まる。もちろん、スイッチを
手で操作するのではなく、操作パターンを所定のシーケ
ンスで自動的に発生することもできる。例えば、記号読
み取りの始めに速度及び回転方向をあるシーケンスで自
動的に変更するようにマイクロプロセッサをプログラム
することができる。従って、第２図ないし第７図のパタ
ーンは、逐次に又は何等かの順序で次々に発生すること
もできるし、最終的に記号が首尾良く操作されて読み取
られるまで個々のパターンの繰り返し組み合わせて発生
することもできる。
上記操作パターンのいずれかに沿って進行するビームス
ポットの直線速度は、記号読み取りの分野では重要なシ
ステムパラメータである。というのは、この速度は、検
出器によって発生された電気信号を処理してバーコード
記号を表わすデータに形成するように働く信号処理／デ
コード電子回路の応答時間を決定するからである。スポ
ットの速度は、角速度ω１、ω２と、傾斜角Ａ、Ｂと、
距離Ｚとの複雑な関数である。上記の多指向性パターン
の場合には、スポットがパターンに沿って進むにつれて
スポットの速度が正弦波的に変化する。各ミラーによる
スポットの直線速度は、次の式によって決定される。
■（インチ７秒）＝２πω（回転７秒）Ｒ（インチ）但
し、Ｒはいずれかのミラーによって発生された円の半径
である。
第１ミラー１６及び第２ミラー１８によって与えられる
スポットの直線速度を各々Ｖ□及びｖ２とすれば、パタ
ーン内の最大速度ＶＩｎａｘは、（ｖ。
＋ｖ２）となりそしてパターン内の最小速度Ｖｍｉｎは
、（Ｖ２−Ｖｌ）となる。Ｖ２＞＞Ｖ工であると仮定す
れば、平均スポット速度はｖ２となる。
数値的な例として、ω２＝６０回転／秒そしてω、＝１
５回転／秒であるとする。更に、各ミラーは、半径が１
．５インチの円を描き、そしてこれらのミラーが互いに
逆に回転するものと仮定する。操作パターンは、（Ｎ＋
１）＝５の花びらを有することになる。走査パターンの
サイズは約６インチである。スポットの速度は、Ｖ１＝
１４１インチ４秒でありそしてＶ、＝５６５インチ／秒
である。平均スポット速度は、ｖ２＝５６５インチ６秒
である。Ｖｍａｘは、Ｖよ＋Ｖ２＝７０６インチ／秒で
ある。更に、Ｖ　ｍｉｎは、Ｖ、−Ｖ工＝４２４インチ
／秒である。
上記数値例は、比較的低速度のアナログ信号処理／デコ
ード回路を用いてバーコード記号を読み取るための好ま
しいレーザ走査用途を表わしている。Ｖ　ｍａｘとＶ　
ｍｉｎとの間の上記スポットの速度変動は、直線走査又
はリサージュ走査パターンにおいて通常遭遇するものよ
りも小さい。
典型的に、スポット速度が高いほど、その高いスポット
速度に応答しなければならないので、信号処理／デコー
ド回路が益々複雑で且つ高価なものとなる。本発明によ
って得られるスポット速度は公知技術に比して低いため
に、簡単で紙庫な電気回路を使用することができる。又
、１抄出たりの所与のフレーム数に対する平均スポット
速度は、本発明の方が公知の設計のものよりも低い。
又、本発明の２ミラースキヤナは、「デッド」時間がな
い。スポットは、常に、走査パターン内にある。例えば
、米国特許第４，３８７，２９７号又は第４，４０９，
４７０号或いは第４，３６９．３６１号に開示された形
式のスキャナの場合のようにビームスポット速度がゼロ
に等しくなるような位置はない。
原理的には、走査パターンの全ての部分をデコードに用
いることができる。例えば、第７図に示すように、デコ
ードするのに有用な比較的まっすぐで且つ穏やかにカー
ブした線を有する部分がパターンにある。但し、これは
、線の曲率半径が記号の少なくとも半分をその線が覆う
ようになっている場合である。
更に、第７図に示すように、本発明の走査パターンは、
Ｎ重の対称性と、１００％の走査効率とを有している。
このパターンは、視野全体にわたって等しく且つ著しく
濃密である。リサージュパターンの場合のように、有用
性がなく且つ密接にカーブしたパターン部分は少ない。
むしろ、曲率半径の大きい穏やかにカーブした有用なパ
ターン部分が多く、その各々は、記号及び／又は検出器
の視野を走査することができる。
第１図に示された２ミラーのスキャナは、複雑でなく、
軽量で且つ小型の構成体であって、非常に複雑な多指向
性の走査パターンを発生することができる。このスキャ
ナは、バーコード記号を読み取るための手持ち式のヘッ
ドに収容することもできるしく例えば、米国特許第４，
３８７，２９７号又は第４，４０９，４７０号に開示さ
れたように）或いはデスクトップのワークステーション
に収容することもできる（例えば、米国特許第４．３６
９，３６１号に開示されたように）。又、このスキャナ
は、小売店のポイント・オブ・セール用途においてカウ
ンタの下に容易に収容することができる。更に、ヘッド
が上方走査モード又は側方走査モードで作用面上の調整
可能なＳ字型支持体に支持されたワークステーションに
容易に収容することもできる。
第１図の実施例の変形態様として、第１３図は、走査パ
ターン５２を発生するための別の実施例５０を示してお
り、この走査パターンは、前記実施例１Ｏと同様である
が、第２の回転手段に代わって、参考としてここに取り
上げる米国特許第４．４９６，８３１号に開示された形
式のスキャナ素子が用いられている。第２の平らな前面
ミラー５４は、往復モータ５８の出力シャフト５６に平
行な平面において該シャフトに取り付けられることに注
意されたい。このミラー５４は、二重矢印の方向に各々
振動される。次いで、ミラー５４に形成された楕円が図
示された２つの端部トレースの間で記号２０を横切って
まっすぐに移動される。
本発明によって形成される走査パターンは、バーコード
読み取りの用途に使用できるだけでなく、探索システム
、目で見て楽しむシステム、高精度の指示システム、等
にも使用することができる。
ミラー以外のものとしては、光学路に沿って光ビームを
指向するように配置されたプリズムやアナログ光学素子
を用いてもよい。
記号が存在する平面に一般的に垂直な軸の周りで空間内
を回転する歳差運動パターン（第８図ないし第１１図）
は、記号が固定されている場合又は記号の高さが切られ
ている場合に特に効果的である。空間を回転するパター
ンは、記号が走査されないおそれを最小にする。という
のは、パターンの回転中に、パターンの走査線の少なく
とも１つが記号を横切る確率が高くなるからである。
これは、並進波特性を有するリサージュパターンと対照
的である。
上記した素子の各々又はその２つ以上は、上記形式とは
異なる多の形式の構造でも有用に使用できることを理解
されたい。
本発明は、多指向性の光学的スキャナとして実施して説
明したが、本発明の精神から逸脱することなく種々の修
正や構造変更が可能であるから、前記の細部に限定され
るものでない。
前記の説明は、それ以上分析しなくても、本発明の要旨
を充分に表わしているから、当業者であれば、現在の知
識から、本発明の特徴を失うことなく種々の用途に容易
に適用することができ、更に、公知技術の観点から、本
発明の一般的又は特定の本質的な特徴を充分に構成する
ことができるので、それらは全て特許請求の範囲内に包
含されるものとする。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明の好ましい実施例を示す概略図、 第２図ないし第１１図は、第１図に構成によって形成さ
れる多指向性走査パターンの例を示す図、 第１２図は、第１図の実施例に用いられる別の傾斜角調
整構成体を示す図、そして 第１３図は、本発明の別の好ましい実施例を示す図であ
る。 １０・・・多指向性の光学的スキャナ １２・・・多指向性の走査パターン １４・・・レーザ／検出器 １６．１８・・・ミラー　２０・・・記号２２・・・モ
ータ　　　　２４・・・速度制御器２６・・・出力シャ
フト　２８・・・支持体３ｏ・・・モータ　　　　３２
・・・速度制御器３４・・・出力シャフト Ｆ／θ／ Ｆ／Ｇ、２　　　　　　　　　Ｆ／６．３ＦＩＧ、θ　
　　　　　　Ｆ／Ｇ−９ ３回転　　　　　　　　４回転

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）多指向性の光学的スキャナにおいて、ａ）光学路
    に沿って、この光学路に一般的に直角に存在する基準平
    面の付近に配置された光反射ターゲットまで光を指向し
    そして或る視野内でこのターゲットから光を指向するた
    めの指向手段を具備し、この指向手段は、 ｉ）上記光学路に沿って離間された第１ 及び第２の光指向光学素子を備え、 ｂ）更に、上記ターゲット及び視野の少なくとも一方を
    多指向的に走査するためのスキャナ手段を具備し、この
    スキャナ手段は、 ｉ）第１の素子を第１の軸に対して第１ の傾斜角度に取り付けそして第１の素子を第１軸の周り
    で第１の角速度で回転して、素子間の経路に沿って延び
    る第１の光円錐を形成するための第１回転手段と、 ｉｉ）第２の素子とそれに入射する第１の 光円錐とを移動して多指向性の走査パターンを基準平面
    に形成するための第２手段とを備えたことを特徴とする
    多指向性の光学的スキャナ。
  2. （２）上記第２手段は、第２の回転手段であって、第２
    素子を第２の軸に対して第２の傾斜角度に取り付けると
    共に、第２素子を第２軸の周りで第２の角速度で回転し
    て、第２素子と基準平面との間の経路に沿って延びる第
    ２の光円錐を形成するものである請求項１に記載の多指
    向性の光学的スキャナ。
  3. （３）上記基準平面における多指向性の走査パターンの
    形状を変えるための制御手段を更に備え、この制御手段
    は、上記第１及び第２の角速度を種々の形状の走査パタ
    ーンに各々対応する種々の速度に調整可能にセットする
    手段を備えている請求項２に記載の多指向性の光学的ス
    キャナ。
  4. （４）上記基準平面における上記多指向性走査パターン
    のサイズを変えるための大きさ決め手段を更に具備し、
    この大きさ決め手段は、上記第１及び第２の傾斜角度を
    種々のサイズの走査パターンに各々対応する種々の大き
    さに調整可能にセットする手段を備えている請求項２に
    記載の多指向性の光学的スキャナ。
  5. （５）上記第１及び第２の角速度で比が形成され、上記
    制御手段は、この比が整数であるときに閉じた走査パタ
    ーンを形成する請求項３に記載の多指向性の光学的スキ
    ャナ。
  6. （６）上記第１及び第２の角速度で比が形成され、上記
    制御手段は、この比が整数でないときに開いた走査パタ
    ーンを形成し、上記制御手段は、更に、上記開いた走査
    パターンを上記光学路に沿って延びる光学軸の周りで周
    囲方向に歳差運動させるように働く請求項３に記載の多
    指向性の光学的スキャナ。
  7. （７）上記素子はミラーである請求項３に記載の多指向
    性の光学的スキャナ。
  8. （８）上記制御手段は、第１及び第２のミラーをそれら
    の各々の第１及び第２軸の周りで別々の周囲方向に回転
    させるように働く請求項７に記載の多指向性の光学的ス
    キャナ。
  9. （９）上記制御手段は、それらの各々の第１及び第２軸
    の周りで同じ周囲方向に回転させるように働く請求項７
    に記載の多指向性の光学的スキャナ。
  10. （１０）上記指向手段は、レーザ光線を発生してこれを
    光学軸に沿って指向しそして上記基準平面の付近のバー
    コード記号で構成されたターゲットに当てるようにする
    レーザ光源を含む請求項１に記載の多指向性の光学的ス
    キャナ。
  11. （１１）各々の上記回転手段は、出力シャフトが各々の
    軸に沿って延びる電気モータを備えており、各々の上記
    ミラーは、上記出力シャフトに横方向に取り付けられる
    請求項７に記載の多指向性の光学的スキャナ。
  12. （１２）ターゲット及び視野の少なくとも一方を多指向
    的に走査する方法において、 ａ）光学路に沿って、この光学路に一般的に直角に存在
    する基準平面の付近に配置された光反射ターゲットまで
    光を指向しそして或る視野内でこのターゲットから光を
    指向し、この段階は、第１及び第２の光反射素子を光学
    路に沿って配置することを含み、 ｂ）第１の素子を第１の軸に対して第１の傾斜角度に取
    り付け、 ｃ）第２の素子を第２の軸に対して第２の傾斜角度に取
    り付け、 ｄ）第１の素子を第１軸の周りで第１の角速度で回転し
    て、素子間の経路に沿って延びる第１の光円錐を形成し
    、 ｅ）第２の素子を第２軸の周りで第２の角速度で回転し
    て、第２素子と基準平面との間の経路に沿って延びる第
    ２の光円錐を形成し、これにより、基準平面に多指向性
    の走査パターンを形成し、ｆ）上記基準平面において多
    指向性の走査パターンを変化させるという段階を具備す
    ることを特徴とする方法。
JP63310971A 1987-12-28 1988-12-08 多指向性の光学的スキャナ Pending JPH01196682A (ja)

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US07/138,563 US4871904A (en) 1987-12-28 1987-12-28 Multidirectional optical scanner
US138563 1987-12-28

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